第6章 钢的热处理工艺
教学提示：钢的热处理是提高机械产品质量，充分发挥现有材料的潜力的重要工艺方法，是钢的热处理理论在生产实践中的具体应用。运用钢的热处理基本原理，结合C曲线，
分析过冷奥氏体转变产物的组织和性能是掌握钢在热处理过程中工艺—组织—性能变化规律的前提。根据零件的使用条件和性能要求，结合零件的加工工艺过程，采用合理的热处理手段，是提高零件力学性能、提高零件使用寿命的必要条件。
教学要求：本章要求学生在掌握钢的热处理原理的基础上，熟悉常用热处理工艺(退火、
正火、淬火、回火、表面淬火和化学热处理)的目的及其应用范围；明确热处理在机械零件加工制造过程中的地位和作用，并能合理地制定典型零件(齿轮、轴)的加工工艺路线。掌握淬透性的概念以及淬透性曲线在选材中的实g1949应用。
钢的热处理工艺是指根据钢在加热和冷却过程中的组织转变规律所制定的钢在热处理时具体的加热、保温和冷却的工艺参数。热处理工艺种类很多，根据加热、冷却方式及获得组织和性能的不同，钢的热处理工艺可分为：普通热处理(退火、正火、淬火和回火)、
表面热处理(表面淬火和化学热处理等)及特殊热处理(形变热处理、磁场热处理等)。根据热处理在零件生产工艺流程中的位置和作用，热处理又可分为预备热处理和最终热处理。
6.1 钢的普通热处理
普通热处理主要包括退火、正火、淬火和回火，一般也称为热处理的“四把火”。普通热处理是最基本、最重要、应用最为广泛的热处理方式。通常用来改变零件整体的组织和性能。
6.1.1 退火
退火是将组织偏离平衡状态的钢加热到工艺预定的某一温度，经保温后缓慢冷却下来
(一般为随炉冷却或g3487g1849g11719g9796中)，g1209获得g6521g17829平衡状态组织的热处理工艺。
根据钢的g6116分和退火的g11458的、要g8726的不同，退火又可分为g4448g1852退火、等温退火、g10711化退火、g1889g13479g7242退火、g2447应g2159退火等。g2520种退火的加热温度g14551g3272和工艺g7366g13459g3926g32826.1所g12046。
1,g3579g3046退火
将钢件或g8623g3395加热到 A
c3
g1209g990 20g263g79430g263，保温一g8585时g19400，g1363钢中组织g4448g1852转变g6116g3897
g8675体后，缓慢冷却(一般为随炉冷却)到 500g263g794600g263g1209下g1998炉，在g12366g8680中冷却下来。所g16871
“g4448g1852”是指加热时获得g4448g1852的g3897g8675体组织。
1) g4448g1852退火的g11458的
改g2904热加工g17908g6116的g12907g3835、不g3355g2260的组织g727中g11911g1209g990g11911钢和g2524g18341钢g19489g1314g11840度g1186g13792改g2904g1866
第6章 钢的热处理工艺
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g2011g2078加工性能(一般g5785g1929下，工件g11840度在 170HBg794230HB g1055g19400时g7143g1122g2011g2078加工，g20652g1122或g1314
g1122g17837g1022g11840度g14551g3272时，g18129g1262g1363g2011g2078g3268g19602)g727g9052g19512g19148件、g19215件及g9950g6521件的g1881应g2159。
图6.1 各种退火和正火工艺示意图
2) g17878用g14551g3272
g4448g1852退火主要g17878用g1122g2559g11911g18339为 0.25%g7940.77%的g1134g1861g7524g6116分的g11911钢、g2524g18341钢和工程g19148
件、g19215件和热g17723g3423g7460。过g1861g7524钢不g4464g18331用g4448g1852退火，g3252为过g1861g7524钢加热g14279A
ccm
g1209g990缓慢冷却时，g1120g8437g9195g11911体g1262g1209g13605状g8851g3897g8675体g7242g11040g7524g1998，g1363钢的g5390度、g3621性和g1926g1999g19899性g7186g14891下g19489。
2,等温退火
将钢件或g8623g3395加热g14279 A
c3
(或 A
c1
)g1209g990 20g263g79430g263，保温一定时g19400后，g17751g5567g3332冷却g14279过冷g3897g8675体等温转变g7366g13459“g21775g4586”温度g19480g17829g5194保温(g10676g1821体转变g2318)，g1363g3897g8675体转变为g10676g1821体后，g1889缓慢冷却下来，g17837种热处理方式为等温退火。
等温退火的g11458的g994g4448g1852退火g11468同，g1306是等温退火时的转变g4493g7143g6523制，能获得g3355g2260的预
g7411组织，g4557g1122g3835g3423制件及g2524g18341钢制件g17751g17878g4464，可g3835g3835g13565g11713退火g2620g7411。
3,球化退火
g10711化退火是将钢件或g8623g3395加热到g11065g20652g1122 A
c1
的温度，经g19283时g19400保温，g1363钢中g1120g8437g9195g11911
体g14270g2469转变为g20075粒状(或称g10711状)g9195g11911体，然后g1209缓慢的速度冷却到室温的工艺方法。
1) g10711化退火的g11458的
g19489g1314g11840度，g3355g2260组织，改g2904g2011g2078加工性能，为淬火作准备。
2) g10711化退火的g17878用g14551g3272
g10711化退火主要g17878用g1122g11911素工具钢、g2524g18341弹簧钢、滚动轴承钢和g2524g18341工具钢等g1861g7524钢和过g1861g7524钢(g2559g11911g18339g3835g11220.77%)。
4,扩散退火
为减少钢锭、g19148件的化学g6116分和组织的不g3355g2260性，将g1866加热到g11065g1314g1122固g11468g13459温度(钢的熔点g1209下100g263g794200g263)，g19283时g19400保温g5194缓冷，g1363钢锭等化学g6116分和组织g3355g2260化。由g1122扩散退火加热温度g20652，g3252此退火后g7242粒g12907g3835，可用g4448g1852退火或正火细化g7242粒。
金属学与热处理
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5,去应力退火、再结晶退火
g2447应g2159退火又称g1314温退火。它是将钢加热到400g263g794500g263(A
c1
温度g1209下)，保温一g8585时
g19400，然后缓慢冷却到室温的工艺方法。g1866g11458的是为了g9052g19512g19148件、g19215件和g9950g6521件g1209及冷变形等加工中所g17908g6116的g1881应g2159。g3252g2447应g2159退火温度g1314、不改变工件原来的组织，故应用广泛。
g1889g13479g7242退火主要用g1122g9052g19512冷变形加工(g3926无冷g17723、冷拉、冷g1926)产生的畸变组织，g9052g19512
加工g11840化g13792进行的g1314温退火。加热温度为g1889g13479g7242温度(g1363变形g7242粒g1889g8437g13479g7242为无变形g7242粒的温度)g1209g990150g263g794250g263。g1889g13479g7242退火可g1363冷变形后被拉g19283的g7242粒重新形核g19283g3835为g3355g2260的等轴g7242，g1186g13792g9052g19512加工g11840化效果。
6.1.2 正火
正火是将钢加热到A
c3
(g1134g1861g7524钢)和A
c cm
(过g1861g7524钢)g1209g99030g263g79450g263，经过保温一g8585时
g19400后，在g12366g8680中或在g5390制流动的g12366g8680中冷却到室温的工艺方法。正火的g11458的为g1209下三点。
1,作为最终热处理
g4557g5390度要g8726不g20652的零件，正火可g1209作为最终热处理。正火可g1209细化g7242粒，g1363组织g3355g2260
化，减少g1134g1861g7524钢中铁素体g2559g18339，g1363g10676g1821体g2559g18339增多g5194细化，g1186g13792提g20652钢的g5390度、g11840度和
g19899性。
2,作为预先热处理
截面g17751g3835的g13479构钢件，在淬火或调质处理(淬火加g20652温回火)前常进行正火，可g1209g9052g19512
魏g8675组织和带状组织，g5194获得细小g13792g3355g2260的组织。g4557g1122g2559g11911g18339g3835g1122 0.77%的g11911钢和g2524g18341工具钢中存在的g13605状g9195g11911体，正火可减少g1120g8437g9195g11911体g18339，g5194g1363g1866不形g6116连续g13605状，为g10711化退火作组织准备。
3,改善切削加工性能
正火可改g2904g1314g11911钢(g2559g11911g18339g1314g11220.25%)的g2011g2078加工性能。g2559g11911g18339g1314g11220.25%的g11911钢，
退火后g11840度过g1314，g2011g2078加工时g4493g7143“粘刀”，表面g12907糙度很差，通过正火g1363g11840度提g20652g14279
140HBg794190HB，g6521g17829g1122最佳g2011g2078加工g11840度，g1186g13792改g2904g2011g2078加工性能。
正火比退火冷却速度g5567，g3252g13792正火组织比退火组织细，g5390度和g11840度也比退火组织g20652。
当g11911钢的g2559g11911g18339小g11220.6%时。正火后组织为铁素体+索g8675体，当g2559g11911g18339g3835g11220.6%时，正火后组织为索g8675体。由g1122正火的生产g2620g7411g11713，设备利用率g20652，生产效率g17751g20652，g3252此g6116本g17751g1314，
在生产中应用广泛。正火工艺g12046意g3282g3926g32826.1所g12046。
6.1.3 淬火
淬火是指将钢加热到临g11040温度g1209g990，保温后g1209g3835g1122临g11040冷却速度的冷速冷却，g1363g3897g8675
体转变为马g8675体的热处理工艺。g3252此，淬火的g11458的就是为了获得马g8675体，g5194g994g17878当的回火工艺g11468配g2524，g1209提g20652钢的g2159学性能。淬火、回火是钢的最重要的g5390化方法，也是应用最广的热处理工艺g1055一。作为g2520种机器零件、工具及模具的最终热处理，淬火是赋予零件最终性能的关键工序。
第6章 钢的热处理工艺
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1,淬火工艺
1) 淬火温度
g1134g1861g7524钢淬火加热温度为
c3
A g1209g990 30g263g79450g263g727g1861g7524、过g1861g7524钢淬火加热温度为 A
c1
g1209g99030g263g79450g263。钢的淬火温度g14551g3272g3926g32826.2所g12046。
图6.2 钢的淬火温度范围
g1134g1861g7524g11911钢在g990述淬火温度加热，是为了获得g7242粒细小的g3897g8675体，淬火后可获得细小的马g8675体组织。若加热温度过g20652，则引起g3897g8675体g7242粒g12907化，淬火后得到的马g8675体组织也g12907
g3835，g1186g13792g1363钢的性能严重脆化。若加热温度过g1314，g3926在A
c1
~A
c3
g1055g19400，则加热时组织为g3897g8675
体+铁素体g727淬火后，g3897g8675体转变为马g8675体，g13792铁素体被保留下来，此时的淬火组织为马g8675
体+铁素体(+残余g3897g8675体)，g17837样就g17908g6116了淬火g11840度的不足。
g1861g7524钢和过g1861g7524钢在淬火加热g1055前已经g10711化退火了，故加热到 A
c1
g1209g990 30g263g79450g263不
g4448g1852g3897g8675体化后，g1866组织为g3897g8675体和部分未溶的细粒状g9195g11911体g20075粒。淬火后，g3897g8675体转变为马g8675体，未溶g9195g11911体g20075粒被保留下来。由g1122g9195g11911体g11840度g20652，g3252此它不g1306不g1262g19489g1314淬火钢的g11840度，g13792且还可g1209提g20652它的耐磨性g727若加热温度过g20652，甚g14279在A
ccm
g1209g990，则g9195g11911体溶g1849
g3897g8675体中的数g18339增g3835，g3897g8675体的g2559g11911g18339增加，g17837不仅g1363未溶g9195g11911体g20075粒减少，g13792且g1363 M
s
点下g19489，淬火后残余g3897g8675体g18339增多，g19489g1314钢的g11840度g994耐磨性。同时，加热温度过g20652，g1262引起g3897g8675体g7242粒g12907g3835，g1363淬火后的组织为g12907g3835的片状马g8675体，g1363g7186微裂纹增多，钢的脆性g3835
为增加。g12907g3835的片状马g8675体，还g1363淬火g1881应g2159增加，极g7143引起工件的淬火变形和开裂。g3252
此加热温度过g20652是不g17878g4464的。
过g1861g7524钢的正常淬火组织为隐g7242(即细小片状)马g8675体的基体g990g3355g2260分布着细小g20075粒状
g9195g11911体g1209及少g18339残余g3897g8675体，g17837种组织具有g17751g20652的g5390度和耐磨性，同时又具有一定的g19899性，
符g2524g20652g11911工具钢零件的g1363用要g8726。
2) 淬火加热保温时g19400
加热保温时g19400的影响g3252素比g17751多，它g994加热炉的类g3423、钢种、工件尺寸g3835小等有关，
一般根据热处理手册中的经验公式确定。
3) 淬火冷却方式
冷却是淬火的关键，冷却的好坏直g6521决定了钢淬火后的组织和性能。冷却介质应保证：
工件得到马g8675体，同时变形小，不开裂。理想的淬火g7366g13459为 650g263g1209g990缓冷，g1209g19489g1314热应金属学与热处理
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g2159。650g263g794400g263g5567速冷却，保证g1852部g3897g8675体不分g16311。400g263g1209下缓冷，减少马g8675体转变时的g11468变应g2159。g32826.3所g12046为钢的理想淬火冷却g7366g13459。
图6.3 钢的理想淬火冷却曲线
g11458前工g2390中常用的淬火冷却介质，主要是g8712、g8845。
g8712：g8712在650g263g794550g263g20652温g2318冷却能g2159g17751g5390，在300g263g794200g263g1314温g2318冷却能g2159也g5390。
淬火零件g7143变形开裂，g3252g13792g17878用g1122形状g12628g2345、截面g17751g3835的g11911钢零件的淬火。此g3818，g8712温g4557
g8712的冷却特性影响很g3835，g8712温g2331g20652，g8712在g20652温g2318的冷却能g2159g7186g14891下g19489，g13792g1314温g2318的冷却能
g2159g1185然很g5390。g3252此淬火时g8712温不应g17241过30g263，通过加g5390g8712g5502g10627和工件的g6617动可g1209提g20652工件在g20652温g2318的冷却速度。
在g8712中加g1849g11428、g11909，g1866冷却能g2159比g9177g8712g7368g5390。g1375g3926g8999度为10%NaCl或10%NaOH的g8712
溶g9094可g1363g20652温g2318(650g263g794550g263)的冷却能g2159g7186g14891提g20652，10%NaCl g8712溶g9094g17751g13443g8712的冷却能g2159
提g2065210g1505g1209g990，g1379210%NaOH的g8712溶g9094的冷却能g2159g7368g20652。g1306g17837g1016种g8712基淬火介质在g1314温g2318
(300g263g794200g263)的冷却速度g1146很g5567。g3252此g17878用g1122g1314g11911钢和中g11911钢的淬火。
g8845：g8845也是一种常用的淬火介质。g11458前工g1006g990主要g18331用g11731g10301g8845，g3926锭g4388g8845、机g8845等。
g8845的主要g1260点是在300g263g794200g263g1314温g2318的冷却速度比g8712小得多，g1186g13792可g3835g3835g19489g1314淬火工件的g11468变应g2159，减小工件变形和开裂g1554g2533。g8845在650g263g794550g263g20652温g2318g19400冷却能g2159g1314是g1866主要
g13582点。g1306是g4557g1122过冷g3897g8675体比g17751g12295定的g2524g18341钢，g8845是g2524g17878的淬火介质。g994g8712g11468g2465，提g20652g8845
温可g1209g19489g1314g21667度，增加流动性，故可提g20652g20652温g2318g19400的冷却能g2159。g1306是g8845温过g20652，g4493g7143着火，
一般应g6523制在60g263g79480g263。g8845g17878用g1122形状g3809g7446的g2524g18341钢工件的淬火g1209及小截面、形状g3809g7446
的g11911钢工件的淬火。
为减少工件的变形，熔g15713状态的g11428也常用作淬火介质，称作g11428g9032。g1866特点是g8844点g20652，
冷却能g2159介g1122g8712、g8845g1055g19400，常用g1122等温淬火和分g13435淬火，处理形状g3809g7446、尺寸小、变形要
g8726严g7696的工件等。常用g11909g9032、g11428g9032的g6116分、熔点及g1363用温度g16277表6g161。
表6-1 常用碱浴、盐浴的成分、熔点及使用温度
熔 盐 成 分 熔点/℃ 使用温度/℃
碱浴 80%KOH+20%NaOH+6%H
2
O(外加) 130 140～250
硝盐 55%KNO
3
+45%NaNO
2
137 150～500
硝盐 55%KNO
3
+45%NaNO
3
218 230～550
中性盐 30%KCl+20%NaCl+50%BaCl
2
560 580～800
第6章 钢的热处理工艺
·113·
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2,淬火方法
淬火方法的g17885g6333，主要g1209获得马g8675体和减少g1881应g2159、减少工件的变形和开裂为g1393据。
常用的淬火方法有：g2345介质淬火、g2464介质淬火、分g13435淬火、等温淬火。g3282 6.4 所g12046为不同淬火方法g12046意g3282。
图6.4 不同淬火方法示意图
1—单介质淬火 1—双介质淬火 3—分级淬火 4—等温淬火
1) g2345介质淬火
工件在一种介质中冷却，g3926g8712淬、g8845淬。g1260点是g6817作g12628g2345，g7143g1122g4466g10628机g7812化，应用广泛。g13582点是在g8712中淬火应g2159g3835，工件g4493g7143变形开裂g727在g8845中淬火，冷却速度小，淬g17891直g5464
小，g3835g3423工件不g7143淬g17891。
2) g2464介质淬火
工件g1820在g17751g5390冷却能g2159介质中冷却到 300g263g5050g2503，g1889在一种冷却能g2159g17751g5381的介质中冷却，g3926：g1820g8712淬后g8845淬，可有效减少马g8675体转变的g1881应g2159，减小工件变形开裂的g1554g2533，可用g1122形状g3809g7446、截面不g3355g2260的工件淬火。g2464g9094淬火的g13582点是g19602g1209g6496g6581g2464g9094转g6454的时g2063，转
g6454过g7101g4493g7143淬不g11840，转g6454过g17843又g4493g7143淬裂。为了g1823g7393g17837一g13582点，g2469g4649了分g13435淬火法。
3) 分g13435淬火
工件在g1314温g11428g9032或g11909g9032炉中淬火，g11428g9032或g11909g9032的温度在M
s
点g19480g17829，工件在g17837一温度g1584
留2ming7945min，然后g2474g1998g12366冷，g17837种冷却方式g2495分g13435淬火。分g13435冷却的g11458的，是为了g1363工件g1881g3818温度g17751为g3355g2260，同时进行马g8675体转变，可g1209g3835g3835减小淬火应g2159，g19462g8502变形开裂。分
g13435温度g1209前g18129定在g11065g20652g1122M
s
点，工件g1881g3818温度g3355g2260g1209后进g1849马g8675体g2318。g10628在改进为在g11065
g1314g1122 M
s
点的温度分g13435。g4466g17353表g7138，在 M
s
点g1209下分g13435的效果g7368好。g1375g3926，g20652g11911钢模具在
160g263的g11909g9032中分g13435淬火，g7094能淬g11840，变形又小，所g1209应用很广泛。
4) 等温淬火
工件在等温g11428g9032中淬火，g11428g9032温度在g17137g8675体g2318的下部(g12257g20652g1122 M
s
)，工件等温g1584留g17751g19283
时g19400，直到g17137g8675体转变g13479g7475，g2474g1998g12366冷。等温淬火用g1122中g11911g1209g990的钢，g11458的是为了获得下
g17137g8675体，g1209提g20652g5390度、g11840度、g19899性和耐磨性。g1314g11911钢一般不g18331用等温淬火。
3,钢的淬透性
1) 淬g17891性的基本g8022g5577
淬g17891性是钢的固有g4658性，它是g17885g7460和制定热处理工艺的重要g1393据g1055一。
淬g17891性是指钢在淬火时获得马g8675体的能g2159。g1866g3835小用钢在一定g7477件下淬火所获得的淬金属学与热处理
·114·
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g17891g4630g9157度来表g12046。同样形状和尺寸的工件，用不同的钢g7460制g17908，在g11468同的g7477件下淬火，淬
g17891g4630g17751g9157的钢，g1866淬g17891性g17751好。
淬g17891g4630的g9157度规定为由工件表面g14279g2334马g8675体g2318的g9157度。g2334马g8675体g2318的组织是由 50%马
g8675体和 50%分g16311产g10301组g6116的。g17837样规定是g3252为g2334马g8675体g2318的g11840度变化g7186g14891，同时组织变化
g7138g7186，g5194且在g18252g15444的g7041面g990有g7138g7186的分g11040g13459，很g4493g7143g8991g16809。
淬g17891性主要g2474决g1122钢的临g11040冷却速度，g2474决g1122过冷g3897g8675体的g12295定性。
应当g8892意，钢的淬g17891性g994淬g11840性是g1016g1022不同的g8022g5577，后g13785是指钢淬火后形g6116的马g8675体组织所能g17810到的g11840度，它主要g2474决g1122马g8675体中的g2559g11911g18339。
2) 淬g17891性的g8991g18339方法
g11458前g8991定钢淬g17891性最常用的方法是g7423g12483淬火法，g12628称g12483淬法。此法通常用g1122g8991定g1260质
g11911素g13479构钢、g2524g18341g13479构钢的淬g17891性，也可用g1122g8991定弹簧钢、轴承钢和工具钢的淬g17891性。g6117
g3281GB/T 226g2521988g457钢的淬g17891性g7423g12483淬火g16809验方法g458规定的g16809样形状、尺寸及g16809验原理g3926
g32826.5所g12046。g16809验时将φ 25×100mm的g7643准g16809样加热g14279g3897g8675体状态后g17817速g2474g1998置g1122g16809验g16025置
g990，g4557g7423g12483g2955g8712冷却，g16809样g990g17329g7423g12483g17246g17840的部分，冷却速度g17246小，g3252此g11840度g1552g17246g1314。g16809样冷却g4448g8617后，g8851g1866轴g13459方g2533g11468g4557的g1016g1403g2520磨g24470.2mmg7940.5mm，在此平面g990g1186g16809样g7423g12483开g3999，
g8611g195601.5mmg8991一点g11840度，g13484g1998g11840度g994g14279g7423g12483g17329离的关g13007g7366g13459，称为g12483淬g7366g13459。由g1122同一种钢g2507的化学g6116分g1813g16780在一定g14551g3272g1881g8886动，g3252g13792g11468关手册中g13485g1998的不是一g7477g7366g13459，g13792是一g7477
带，称g1055为淬g17891性带，g3926g32826.6所g12046。
根据钢的淬g17891性g7366g13459，钢的淬g17891性g1552通常用
HRC
J
d
表g12046。g1866中 J 表g12046g7423g12483淬g17891性，d
表g12046g14279g7423g12483的g17329离，HRC表g12046在g16825处g8991得的g11840度g1552。g1375g3926淬g17891性g1552
40
5
J,即表g12046在淬g17891性带g990g17329g7423g12483 5mm 处的g11840度g1552为 40HRC，
35
10 15
J
～
即表g12046g17329g7423g12483 10mmg79415mm 处的g11840度
g1552为35HRC。
g2490g3818，在生产中也常用“临g11040直g5464”来表g12046钢的淬g17891性。它是指g3290g7621形g16809样在某种淬火介质中淬火时，g5527部g2030好为g2334马g8675体组织的最g3835g3290g7621形直g5464，用 D
0
表g12046。g7186然，在g11468同的冷却g7477件下，D
0
g17246g3835，则钢的淬g17891性也g17246g3835。表6g162g2027g1998了几种常用钢在g8712和g8845中淬火时的临g11040淬g17891直g5464。
图6.5 端淬试验示意图 图6.6 w
c
=45%钢的淬透性带
第6章 钢的热处理工艺
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表6-2 几种常用钢在水和油中淬火时的临界淬透直径
钢 号 D
0
水/mm D
0
油/mm 心部组织
45 10～18 6～8 50%M
60 20～25 9～15 50%M
40Mn 18～38 10～18 50%M
40Cr 20～36 12～24 50%M
18CrMnTi 32～50 12～20 50%M
T8~T12 15～18 5～7 95%M
3) 淬透性的实际意义
钢的淬透性在生产中有重要的实际意义，工件在整体淬火条件下，从表面至中心是否淬透，对其机械性能有重要影响。在拉伸、压缩、弯曲或剪切应力的作用下，工件尺寸较大的零件，例如齿轮类、轴类零件，希望整个截面都能被淬透，从而保证零件在整个截面上的机械性能均匀一致，此时应选用淬透性较高的钢种制造。如果钢的淬透性低，工件整个截面不能被全部淬透，则从表面到心部的组织不一样，力学性能也不相同。此时，心部的机械性能，特别是冲击韧性很低。另外，对于形状复杂、要求淬火变形小的工件(如精密模具、量具等)，如果选用淬透性较高的钢，则可以在较缓和的介g17148中淬火，g1955小淬火应力，
g3252而工件变形较小。g1306是g5194g19762g1231g1321工件都要求选用淬透性高的钢，在g7588g1135g5785g1929下g2465而希望钢的淬透性低g1135。例如g6227g2475弯曲或g6209g17728g17745g14667的轴类零件，其外g4630g6227g2475应力g7380大，轴心部g2010
应力较小，g3252此选用淬透性较小的钢，淬透工件g2334g5464的1/3g7941/2g2375可。表面淬火用钢也应
g18331用低淬透性钢，淬火时g2494是表g4630g5483到g20544g8675体。g9950g6521用钢也希望淬透性小，g11458的是g1038g1114g18003
g1825g9950g13553g2462g9921影响g2318在g9950g2530g1931g2376g17819g12255中淬火g5483到g20544g8675体，从而g19462g8502g9950g6521g7512件的变形和g5332g16022。
一g14336g5785g1929下，淬透性g3921的钢要g8616淬透性g5058的钢的g1227g7696高。
4) 影响淬透性的g3252g13044
g311g3g2559g11911量g726在g11911钢中，g1861g7524钢的g1032g11040g1931g17907g7380小，淬透性g7380g3921g727g1134g1861g7524钢g19555g2559g11911量g3698g2164，
g1032g11040g1931g17907g1955小，淬透性g6564高g727g17819g1861g7524钢g19555g2559g11911量g3698g2164，g1032g11040g1931g17907g3698g2164，淬透性g19489低。
g312 g2524g18341g1815g13044g726g19512g19080以外，其g1325g2524g18341g1815g13044g9354于g3897g8675体g2530，g19489低g1032g11040g1931g2376g17907g5242，g1363g17819g1931g3897
g8675体的g17728变曲g13459g2503g12239，g6564高钢的淬透性，g3252此g2524g18341钢的淬透性g5460g5460g8616g11911钢要g3921。
g313 g3897g8675体g2282g9213g5242g726g6564高钢g7460的g3897g8675体g2282g9213g5242，g4570g1363g3897g8675体g6116g2010均匀、g7242g12902g19283大，g3252而可g1955g4581g10676g1821体的形g7692g10587，g19489低钢的g1032g11040g1931g2376g17907g5242，g3698g2164其淬透性。g1306g3897g8675体g7242g12902g19283大，生
g6116的g20544g8675体也g1262g8616较g12907大，g1262g19489低钢g7460g5132g9213下的力学性能。
g314 钢中g7422g9354g12544g1120相g726钢g2164g9921g3897g8675体g2282时，g7422g9354g1849g3897g8675体中的g11911g2282g10301、g8706g2282g10301g2462其g1194g19762
g18341g4658g3853杂g10301，g1262g6116g1038g3897g8675体g2010g16311的g19762g14270g2469形g7692g7692心，g1363g1032g11040g1931g2376g17907g5242g3698大，g19489低淬透性。
淬透性g3921的钢g7460g13475g16855g17148g3800g10714g2530，整个截面都是g3250火g13046g8675体，力学性能均匀，强g5242高，
韧性g3921g727而淬透性g5058的钢表g4630g1038g3250火g13046g8675体，心部g1038片状g13046g8675体+铁g13044体，心部强韧性g5058。
g3252此，钢g7460的淬透性是影响工件选g7460和g9921g3800g10714强g2282效果的重要g3252g13044。图 6.7 g1038淬透性不同的钢g16855g17148g2530力学性能的g8616较。
金属学与热处理
·116·
·116·
图6.7 淬透性不同的钢调质后力学性能的比较
6.1.4 回火
g4570淬火g2530的零件g2164g9921到低于 A
c1
的g7588一g9213g5242g5194保g9213，然g2530g1931g2376到室g9213的g9921g3800g10714工艺称
g1038g3250火。g3250火是紧g6521淬火的一道g9921g3800g10714工艺，大多数淬火钢都要进行g3250火。
g3250火的g11458的是g1038g1114稳定工件组织和尺寸，g1955小或消g19512淬火应力，g6564高钢的塑性和韧性，
获g5483工件所需的力学性能，以满足不同工件的性能要求。
钢在淬火g2530，g5483到的g20544g8675体和残g1325g3897g8675体组织是不稳定的，存在着g14270g2469向稳定组织g17728
变的倾向。g3250火g2164g9921可g2164g17907这种g14270g2469g17728变g17819g12255。根据g17728变g2469生的g17819g12255和形g6116的组织，g3250火可g2010g1038四个阶段。
g12544一阶段(200℃以下)g726g20544g8675体g2010g16311。
g12544g1120阶段(200℃g794300℃)g726残g1325g3897g8675体g2010g16311。
g12544三阶段(250℃g794400℃)g726g11911g2282g10301的g17728变。
g12544四阶段(400℃以上)g726渗g11911体的聚集g19283大与α相的再结g7242。
制定钢的g3250火工艺时，应根据钢的g2282学g6116g2010、工件的性能要求以g2462工件淬火g2530的组织和硬g5242来正确选择g3250火g9213g5242、保g9213时间、g3250火g2530的g1931g2376方式等，以保证工件g3250火g2530能获g5483
所需要性能。决定工件g3250火g2530的组织和性能g7380重要的g3252g13044是g3250火g9213g5242。生产中根据工件所要求的力学性能、所用的g3250火g9213g5242的高低，可g4570g3250火g2010g1038低g9213、中g9213和高g9213g3250火。
1,低温回火
低g9213g3250火g9213g5242范围一g14336g1038150℃g794250℃，g5483到g3250火g20544g8675体组织。低g9213g3250火钢大部g2010是淬火高g11911钢和淬火高g2524g18341钢。g13475低g9213g3250火g2530g5483到隐g7242g20544g8675体g2164细g12902状g11911g2282g10301组织，g2375g3250火
g20544g8675体。g1134g1861g7524钢低g9213g3250火g2530组织g1038g3250火g20544g8675体(g3250火 M)g727g17819g1861g7524钢低g9213g3250火g2530组织g1038g3250
火g20544g8675体+g11911g2282g10301+残g1325g3897g8675体。低g9213g3250火的g11458的是在保持高硬g5242(58HRCg79464HRC)、强g5242
和耐磨性的g5785g1929下，适当g6564高淬火钢的韧性，同时显著g19489低钢的淬火应力和脆性。在生产中低g9213g3250火大量应用于工具、量具、滚动轴g6227、渗g11911工件、表面淬火工件等。
精密量具、轴g6227、丝杠等零件g1038g1114g1955g4581在g7380g2530g2164工工序中形g6116的附g2164应力，g3698g2164尺寸稳定性，可g3698g2164一次在120℃g794250℃，保g9213时间g19283达几十小时的低g9213g3250火，有时称g1038人工时效或稳定g2282g3800g10714。
第6章 钢的热处理工艺
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2,中温回火
中g9213g3250火g9213g5242一g14336在350℃g794500℃之间，g3250火组织是在铁g13044体基体上大量弥散g2010布着细g12902状渗g11911体，g2375g3250火屈g8675体组织。g3250火屈g8675体组织中的铁g13044体还保留着g20544g8675体的形态。
中g9213g3250火g2530工件的内应力基本消g19512，具有高的弹性极限和屈服极限、较高的强g5242和硬g5242
(35℃g79445HRC)、良g3921的塑性和韧性。中g9213g3250火主要用于各种弹簧零件g2462g9921锻模具。
3,高温回火
高g9213g3250火g9213g5242g1038500℃g794650℃，通g5132g4570淬火和g19555g2530的高g9213g3250火相结g2524的g9921g3800g10714工艺称
g1038g16855g17148g3800g10714。高g9213g3250火的组织g1038g3250火g13046g8675体，g2375细g12902状渗g11911体和铁g13044体。g3250火g13046g8675体中的铁g13044体g1038g2469生再结g7242的多边形铁g13044体。高g9213g3250火g2530钢具有强g5242、塑性和韧性都较g3921的综g2524
力学性能，硬g5242g103825HRCg79435HRC，广泛应用于中g11911结g7512钢和低g2524g18341结g7512钢制造的各种g2475
力g8616较复杂的重要结g7512零件，如g2469动机曲轴、连杆、连杆螺栓、汽车g2334轴、机床齿轮g2462主轴等。也可作g1038g7588g1135精密工件如量具、模具等的预先g9921g3800g10714。
g19512上述三种g3250火方法之外，g7588g1135不能通g17819退火来软g2282的高g2524g18341钢，可以在 600℃g794680℃
进行软g2282g3250火。
钢在不同g9213g5242下g3250火g2530硬g5242g19555g3250火g9213g5242的变g2282，以g2462钢的力学性能与g3250火g9213g5242的关系如图6.8、图6.9所示。
图6.8 钢的硬度随回火温度的变化 图6.9 40钢力学性能与回火温度的关系图
4,回火脆性
钢在g3250火时g1262产生g3250火脆性现象，g2375在250℃g794400℃和450℃g794650℃两个g9213g5242g2318间g3250
火g2530，钢的冲击韧性明显下g19489(见图 6.10)。这种脆g2282现象称g1038g3250火脆性。根据脆g2282现象产生的机g10714和g9213g5242g2318间，g3250火脆性可g2010g1038两类g726
1) g12544一类g3250火脆性(低g9213g3250火脆性)
钢在250℃g794350℃范围内g3250火时出现的脆性称g1038低g9213g3250火脆性。g3252g1038这种g3250火脆性产生g2530无法消g19512，所以也称它g1038不可逆g3250火脆性。g3250火g2530的g1931g2376g17907g5242对这种脆性没有影响。
低g9213g3250火脆性产生的原g3252是g11013于g3250火g20544g8675体中g2010g16311出稳定的细片状g2282g2524g10301而g5353g17227的。g1038g1114
g19462g8502低g9213g3250火脆性，通g5132的g2162法是g18003g1825在脆g2282g9213g5242范围内g3250火，有时g1038g1114保证要求的力学金属学与热处理
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性能，g5529g20047在脆g2282g9213g5242g3250火时，可g18331g2474等g9213淬火。
2) g12544g1120类g3250火脆性(高g9213g3250火脆性)
有g1135g2524g18341钢g4600其是g2559Cr、Ni、Mn等g1815g13044的g2524g18341钢，在450℃g794650℃高g9213g3250火g2530缓g1931
时，g1262g1363冲击韧性下g19489的现象，而g3250火g2530g5567g1931则不出现脆性。这种脆性称g1038高g9213g3250火脆性，
有时也称可逆g3250火脆性。这种脆性的产生与g2164g9921和g1931g2376条件有关。
图6.10 钢的韧性与回火温度的关系
6.2 钢的表面热处理
g16780多机g3132零件，如齿轮、g1996轮、曲轴等是在弯曲、g6209g17728g17745g14667下工作，同时g2475到强g9884的
g6717g6842、磨g6451和冲击。这时应力g8851工件g7041面的g2010布是不均匀的，g17246g19764g17829表面应力g17246大，g17246g19764
g17829心部应力g17246小。这种工件g2494需要一定g2414g5242的表g4630g5483到强g2282，表g4630硬而耐磨，心部g1185可保留高韧性状态。要同时满足这g1135要求，g1177g1177g1393g19764选g7460是g8616较g3268g19602的，用g7234通的g9921g3800g10714也无法实现。这时可通g17819表面g9921g3800g10714的g6175段来满足工件的g1363用要求。
g1177对钢的表面g5567g17907g2164g9921、g1931g2376，g6238表g4630淬g6116g20544g8675体，心部组织不变的g9921g3800g10714工艺称g1038
表面g9921g3800g10714。
g6365g10043g2164g9921方式，较g5132用的表面g9921g3800g10714方法有g726g5875应g2164g9921表面淬火、火g9988g2164g9921表面淬火和g11017g6521g16314g2164g9921表面淬火等。
6.2.1 感应加热表面热处理
1,基本原理
g5875应g2164g9921是g2045用g11017g11925g5875应原g10714。g4570工件g13634于用g19120g12661制g6116的g5875应g3292中，向g5875应g3292中通g1144
g8981g11017时，在它的内部和g2620围g4570产生一个与g11017g8981g20069g10587相同的g1144变g11925g3342，g14521g6238工件g13634于g11925g3342中，
则在工件(g4560体)内部产生g5875应g11017g8981，g11013于g11017g19471的作用工件被g2164g9921。g11013于g1144g8981g11017的g256集g13944效应g257，g19764g17829工件表面g11017g8981密g5242g7380大，而工件心部g11017g8981几g1058g1038零。几g12198内工件表面g9213g5242g4613可以达到 800℃g7941000℃，而心部g1185g6521g17829室g9213。当表g4630g9213g5242g2331高至淬火g9213g5242时，g12447g2375g2955g9094g1931
g2376g1363工件表面淬火。图6.11g1038g5875应g2164g9921表面淬火示意图。
第6章 钢的热处理工艺
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图6.11 感应加热表面淬火示意图
g11017g8981透g1849工件表g4630的g9157g5242主要与g11017g8981g20069g10587有关，g20069g10587g17246高，透g1849g4630g9157g5242g17246小。对于g11911
钢，淬硬g4630g9157g5242与g11017g8981g20069g10587存在以下关系g726
500
f
δ =
式中 δ g252g252淬硬g4630g9157g5242(mm)g727
f g252g252g11017g8981g20069g10587(Hz)。
可见，g11017g8981g20069g10587g17246大，淬硬g4630g9157g5242g17246g15192。g3252此，通g17819g6925变g1144g8981g11017的g20069g10587，可以g5483到不同g2414g5242的淬硬g4630，生产中一g14336根据工件尺寸大小g2462所需淬硬g4630的g9157g5242来选用g5875应g2164g9921的g20069
g10587，见表6g163。
表6-3 电流频率与淬硬层深度的关系
电 流 频 率 淬 硬 层 深 度/mm 应 用
高频 200kHz～300kHz 0.5～2.0 中小型零件，如小模数齿轮，中小直径轴类零件
中频 2500Hz～8000Hz 2～5 大模数齿轮、大直径轴类零件
工频 50Hz 10～15 轧辊、火车车轮等大件
g5875应g2164g9921g16786g3803的g20069g10587不同，其g1363用范围也不同。高g20069g2164g9921表面淬火主要用于中小模数齿轮和轴类零件g727中g20069g2164g9921表面淬火主要用于曲轴、g1996轮和大模数齿轮g727工g20069g2164g9921表面淬火主要用于g1931g17723g17758和车轮等。
2,感应加热表面热处理的特点
(1) g11013于g5875应g2164g9921g17907g5242极g5567，g17819g9921g5242g3698大，g1363钢的g1032g11040g9869g2331高，g6937g5875应g2164g9921淬火g9213g5242(工件表面g9213g5242)高于一g14336淬火g9213g5242。
(2) g11013于g5875应g2164g9921g17907g5242g5567，g3897g8675体g7242g12902不g7143g19283大，淬火g2530获g5483g19762g5132细小的隐g7242g20544g8675体组织，g1363工件表g4630硬g5242g8616g7234通淬火高2HRCg7943HRC，耐磨性也有较大g6564高。
金属学与热处理
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(3) 表面淬火g2530，淬硬g4630中g20544g8675体的g8616体g12227较原g3999组织大，g3252此表g4630存在很大的残g1325
压应力，能显著g6564高零件的弯曲、g6251g6209g11142g2183强g5242。小尺寸零件可g6564高2g7943g1505，大尺寸零件可g6564高20%g79430%。
(4) g11013于g5875应g2164g9921g17907g5242g5567、时间g11713，g6937淬火g2530无g8699g2282、g14085g11911现象，g1000工件变形也很小，
g7143于实现机械g2282与g14270动g2282。
g11013于以上特g9869，g5875应g2164g9921表面淬火在g9921g3800g10714生产中g5483到g1114广泛的应用。其g13582g9869是g16786g3803
g7126g17161，形状复杂的零件g3800g10714g8616较g3268g19602。
g5875应g2164g9921淬火g2530，g1038g1114g1955小淬火应力和g19489低脆性，需进行170℃g794200℃的低g9213g3250火，
尺寸较大的工件也可g2045用淬火g2530的工件g1325g9921进行g14270g3250火。
3,感应加热适用的钢种与应用举例
g5875应g2164g9921表面淬火一g14336适用于中g11911钢和中g11911低g2524g18341钢(g2559g11911量 0.4%g7940.5%)，如 45、
40Cr、40MnB等。用于齿轮、轴类零件的表面硬g2282，g6564高耐磨性和g11142g2183强g5242。表面淬火零件一g14336先通g17819g16855g17148或正火g3800g10714，g1363心部保持较高的综g2524力学性能，表g4630则通g17819表面淬火+
低g9213g3250火获g5483高硬g5242大于50HRC、高耐磨性。
一g14336g5875应g2164g9921淬火零件的g2164工工艺g17347g13459g1038g726下g7021g279锻造g279退火或正火g279g12907g2164工g279g16855g17148
g279精g2164工g279表面淬火g279低g9213g3250火g279(g12907磨g279时效g279精磨)。
例：g7588机床主轴选用40Cr钢制造，制作工艺如下g726
下g7021 g279 锻造g6116g8623g3395 g279 退火或正火 g279 g12907g2164工 g279 g16855g17148 g279 精g2164工 g279 高g20069g5875应g2164
g9921淬火 g279 低g9213g3250火 g279 g11752磨 g279 g1849g5223
主轴在制作g17819g12255中有两道中间g9921g3800g10714工序，锻造之g2530g8623g3395件退火g18331用g4448全退火或正火，
g11458的是消g19512锻造应力，均匀g6116g2010，消g19512g5114状组织，细g2282g7242g12902，g16855整硬g5242，g6925g2904切g2078g2164工性能。精g2164工之g2081的g16855g17148g9921g3800g10714有两个重要g11458的g726g12544一个g11458的是g17183g1116主轴(整体)良g3921的综g2524
力学性能g727g12544g1120g11458的是g16855整g3921表g4630组织，g1038g5875应g2164g9921淬火作组织g1946g3803。g5875应g2164g9921淬火g5194低
g9213g3250火，g4658于g7380g13468g9921g3800g10714，g17183g1116主轴轴g20060部g1313(表g4630)的g6251g6717g6842、磨g6451性能和高的g6521g16314g11142g2183
强g5242。
6.2.2 火焰加热表面热处理
火g9988g2164g9921表面淬火是一种g2045用g1069g9832g252g8699g8680或g10040g8680g252g8699g8680g9163g2524g8680体的g10135g9915火g9988，g4570工件表面g17817g17907g2164g9921到淬火g9213g5242，g19555g2530以g9036g8712和g2955g8712方式进行g9620g1931，g1363工件表g4630g17728变g1038g20544g8675体而心部组织不变的工艺方法。图6.12g1038火g9988g2164g9921表面g9921g3800g10714示意图。
图6.12 火焰加热表面热处理示意图
第6章 钢的热处理工艺
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火g9988g2164g9921表面淬火的g1260g9869是g726g16786g3803g12628g2345、g6116本低、工件大小不g2475限制。g13582g9869是淬火硬
g5242和淬透性g9157g5242不g7143g6523制，g5132g2474决于g6817作工人的g6228g7427g8712g5191和g10099g13463g12255g5242g727生产效g10587低，g2494适
g2524g2345件和小g6221量生产。
6.3 钢的化学热处理
g2282学g9921g3800g10714是g4570钢件g13634于一定g9213g5242的g8975性介g17148中保g9213，g1363介g17148中的一种或几种g1815g13044原
g4388渗g1849工件表g4630，以g6925变钢件表g4630g2282学g6116g2010和组织，进而达到g6925进表面性能，满足g6228g7427要求的g9921g3800g10714工艺。
表面g2282学g6116g2010g6925变是通g17819以下三个基本g17819g12255实现的g726
g311g3g2282学介g17148的g2010g16311，通g17819g2164g9921g1363g2282学介g17148释放出待渗g1815g13044的g8975性原g4388，例如渗g11911时
CH
4
g2792H
2
+[C]，渗g8706时2NH
3
g2793H
2
+2[N]g727
g312g3g8975性原g4388被钢件表面吸收和g9354g16311，进g1849g7242g7696内形g6116固g9354体或g2282g2524g10301g727
g313g3原g4388g11013表面向内部扩散，形g6116一定的扩散g4630。
g6365表面渗g1849的g1815g13044不同，g2282学g9921g3800g10714可g2010g1038渗g11911、渗g8706、g11911g8706g1861渗、渗硼、渗铝等。
g11458g2081，生产上应用g7380广的g2282学g9921g3800g10714是渗g11911、渗g8706和g11911g8706g1861渗。
6.3.1 渗碳
g4570钢放g1849渗g11911的介g17148中g2164g9921g5194保g9213，g1363g8975性g11911原g4388渗g1849钢的表g4630的工艺称g1038渗g11911。其
g11458的是通g17819渗g11911g2462g19555g2530的淬火和低g9213g3250火，g1363工件表面具有高的硬g5242、耐磨性和良g3921的g6251
g11142g2183性能，而心部具有较高的强g5242和良g3921的韧性。渗g11911g5194g13475淬火g2164低g9213g3250火与表面淬火不同，表面淬火不g6925变表g4630的g2282学g6116g2010，而是g1393g19764表面g2164g9921淬火来g6925变表g4630的组织，从而达到表面强g2282的g11458的g727而渗g11911g5194g13475淬火g2164低g9213g3250火则能同时g6925变表g4630的g2282学g6116g2010和组织，g3252
而能更有效地g6564高表g4630的性能。
1,渗碳方法
渗g11911方法有g8680体渗g11911、固体渗g11911和g9094体渗g11911。g11458g2081，广泛应用的是g8680体渗g11911法。g8680体渗g11911法是g4570低g11911钢或低g11911g2524g18341钢工件g13634于密封的渗g11911炉中，g2164g9921至g4448全g3897g8675体g2282g9213g5242(g3897g8675
体g9354g11911量大，有g2045于g11911的渗g1849)，通g5132是900℃g794950℃，
g5194通g1849渗g11911介g17148g1363工件渗g11911。g8680体渗g11911介g17148可g2010g1038两大类g726一是g9094体介g17148(g2559有g11911氢g2282g2524g10301的有机g9094体)，如g10040
油、苯、醇类和丙酮等，g1363用时直g6521滴g1849高g9213炉罐内，
g13475g16022g16311g2530产生g8975性g11911原g4388g727g1120是g8680体介g17148，如天然g8680、
丙烷g8680g2462g10040g8680等，g1363用时直g6521通g1849高g9213炉罐内，g13475g16022g16311
g2530用于渗g11911。图6.13g1038g8680体渗g11911装g13634示意图。
2,渗碳后的组织
g5132用于渗g11911的钢g1038低g11911钢和低g11911g2524g18341钢，如 20、
20Cr、20CrMnTi、12CrNi3 等。渗g11911g2530渗g4630中的g2559g11911
量表面g7380高(约 1.0%)，g11013表g2462里逐渐g19489低至原g3999g2559g11911
图6.13 气体渗碳装置示意图
金属学与热处理
·122·
·122·
量。所以渗g11911g2530缓g1931组织g14270表面至心部g1393次g1038g726g17819g1861g7524组织(g10676g1821体＋g11911g2282g10301)、g1861g7524组织(g10676
g1821体)、g1134g1861g7524组织(g10676g1821体+铁g13044体)的g17819渡g4630，直至心部的原g3999组织。对于g11911钢，渗g4630g9157
g5242规定g1038g726从表g4630到g17819渡g4630一g2334(50%P+50%F)的g2414g5242。图6.14g1038低g11911钢渗g11911缓g1931g2530的显微组织。
图6.14 低碳钢渗碳缓冷后的显微组织
根据渗g4630组织和性能的要求，一g14336零件表g4630g2559g11911量g7380g3921g6523制在0.85%g7941.05%之间，g14521
g2559g11911量g17819高，g1262出现较多的网状或块状g11911g2282g10301，则渗g11911g4630变脆，容g7143g14085落g727g2559g11911量g17819低，
则硬g5242不足，耐磨性g5058。
渗g11911g4630g2559g11911量和渗g11911g4630g9157g5242g1393g19764g6523制通g1849的渗g11911剂量、渗g11911时间和渗g11911g9213g5242来保证。
当渗g11911零件有不允g16780高硬g5242的部g1313时，如装配孔等，应在g16786计图样上g1116以注明。该部g1313可
g18331g2474镀g19120或涂g6251渗涂g7021的方法来g19462g8502渗g11911，也可g18331g2474多留g2164工g1325量的方法，待零件渗g11911g2530
在淬火g2081去掉该部g1313的渗g11911g4630(g2375退g11911)。
3,渗碳后的热处理
工件渗g11911g2530g5529g20047进行适当的g9921g3800g10714，否则g4613达不到表面强g2282的g11458的。渗g11911g2530的g9921g3800g10714
方法有g726直g6521淬火法、一次淬火法和g1120次淬火法，如图6.15所示。
工件渗g11911g2530g19555炉[见图 6.15(a)]或出炉预g1931[见图 6.15(b)]到稍高于心部g6116g2010的 Ar
3
g9213g5242
(g18003g1825g7524出铁g13044体)，然g2530直g6521淬火，这g4613是直g6521淬火法。预g1931的g11458的主要是g1955g4581零件与淬火介g17148的g9213g5058，以g1955g4581淬火应力和零件的变形。直g6521淬火法工艺g12628g2345、生产效g10587高、g6116本低、g8699g2282g14085g11911倾向小。g1306g3252工件在渗g11911g9213g5242下g19283时间保g9213，g3897g8675体g7242g12902g12907大，淬火g2530则形
g6116g12907大g20544g8675体，性能下g19489，所以g2494适用于g17819g9921倾向小的本g17148细g7242g12902钢，如20CrMnTi等。
零件渗g11911g13468g1114出炉g2530缓慢g1931g2376，然g2530再重新g2164g9921淬火，这称g1038一次淬火法[见图6.15(c)]。
这种方法可细g2282渗g11911时形g6116的g12907大组织，g6564高力学性能。淬火g9213g5242的选择应兼顾表g4630和心部。如果强g2282心部，则g2164g9921到
c3
A 以上，g1363其淬火g2530g5483到低g11911g20544g8675体组织g727如果强g2282表g4630，
需g2164g9921到
c1
A 以上。这种方法适用于组织和性能要求较高的零件，在生产中应用广泛。
工件渗g11911g1931g2376g2530两次g2164g9921淬火，g2375g1038两次淬火法，如图6.15(d)所示。一次淬火g2164g9921g9213
g5242一g14336g1038心部的
c3
A 以上，g11458的是细g2282心部组织，同时消g19512表g4630的网状g11911g2282g10301。g1120次淬火g2164
g9921g9213g5242一g14336g1038
c1
A 以上，g1363渗g4630获g5483细小g12902状g11911g2282g10301和隐g7242g20544g8675体，以保证获g5483高强g5242和高耐磨性。该工艺复杂、g6116本高、效g10587低、变形大，g1177用于要求表面高耐磨性和心部高韧性的重要零件。
渗g11911件淬火g2530都要在160℃g794180℃范围内进行低g9213g3250火。淬火g2164g3250火g2530，渗g11911g4630的组织g11013高g11911g3250火g20544g8675体、g11911g2282g10301和g4581量残g1325g3897g8675体组g6116，其硬g5242可达到58HRCg79464HRC，具有高的耐磨性。心部组织与钢的淬透性g2462工件的截面尺寸有关。全部淬透时是低g11911g20544g8675体g727
g7422淬透时是低g11911g20544g8675体g2164g4581量铁g13044体或屈g8675体g2164铁g13044体。
第6章 钢的热处理工艺
·123·
·123·
(a)、(b)直接淬火 (c)一次淬火 (d)二次淬火
图6.15 渗碳后热处理示意图
一g14336渗g11911零件的g2164工工艺g17347g13459g1038
下g7021g279锻造g279正火g279机g2164工g279 渗g11911g279 淬火+低g9213g3250火g279 精g2164工
↑
g3g279 去g11911机g2164工g279 淬火+低g9213g3250火
汽车、机车、矿山机械、g17227重机械等用的大量传动齿轮都g18331用渗g11911g9921g3800g10714工艺g6564高其耐磨g6451性能。
例：g7588汽车变g17907箱齿轮g18331用20CrMnTi钢制造，其制造工艺如下g726
下g7021 g279锻造 g279正火 g279g12907车g5194铣齿g6116型 g279精铣齿轮 g279渗g11911淬火+低g9213g3250火 g279g11752磨
g279g1849g5223。
锻造g2530正火是中间g9921g3800g10714，g11458的是g19489低锻造应力、细g2282g7242g12902、均匀g2282学g6116g2010、g6925g2904切
g2078g2164工性能。渗g11911淬火g5194低g9213g3250火是g7380g13468g9921g3800g10714，g11458的是g6564高齿轮的g6251磨g6451性能和g6251g6521g16314
g11142g2183性能。
6.3.2 氮化
渗g8706俗称g8706g2282，是指在一定g9213g5242下g1363g8975性g8706原g4388渗g1849工件表面，形g6116g2559g8706硬g2282g4630的g2282
学g9921g3800g10714工艺。其g11458的是g6564高零件表面硬g5242(可达1000HVg7941200HV)、耐磨性、g11142g2183强g5242、
g9921硬性和耐蚀性等。渗g8706主要用于耐磨性要求高，耐蚀性和精g5242要求高的零件，有g16780多零件(如高g17907柴油机的曲轴、g8680缸套、镗床的镗杆、螺杆、精密主轴、套筒、蜗杆、较大模数的精密齿轮、阀门以g2462量具、模具等)，它们在表面g2475磨g6451、腐蚀和g6227g2475g1144变应力g2462动g17745
g14667等复杂条件下工作，表面要求具有高的硬g5242、耐磨性、强g5242、耐腐蚀、耐g11142g2183等，而心部要求具有较高的强g5242和韧性。更重要的是还要求g9921g3800g10714变形小，尺寸精确，g9921g3800g10714g2530g7380g3921不要再进行机g2164工。这g1135要求用渗g11911是不能g4448全达到的，而渗g8706g2376可以g4448全满足这g1135要求。
g5132用的渗g8706方法有g8680体渗g8706、离g4388渗g8706、g8706g11911g1861渗(软g8706g2282)等。生产中应用较多的是
g8680体渗g8706。
g8680体渗g8706是g4570氨g8680通g1849g2164g9921至渗g8706g9213g5242的密封渗g8706炉中，g1363其g2010g16311出g8975性g8706原g4388(2NH
3
g2793H
2
+2[N])g5194被钢件表面吸收、扩散形g6116一定g2414g5242的渗g8706g4630。渗g8706主要通g17819在工件表面形
g6116g8706g2282g10301g4630来g6564高工件硬g5242和耐磨性。g8706和g16780多g2524g18341g1815g13044如 Cr、Mo、Al 等均能形g6116细小金属学与热处理
·124·
·124·
的g8706g2282g10301。这g1135高硬g5242、高稳定性的g2524g18341g8706g2282g10301呈弥散g2010布，可g1363渗g8706g4630具有更高的硬g5242
和耐磨性，g6937渗g8706用钢g5132g2559有 Al、Mo、Cr 等，而 38CrMoAl 钢g6116g1038g7380g5132用的渗g8706钢，其次也有用40Cr、40CrNi、35CrMn等钢种。
g11013于氨g8680g2010g16311g9213g5242较低，g6937通g5132的渗g8706g9213g5242在500℃g794580℃之间。在这种较低的g3800g10714
g9213g5242下，g8706原g4388在钢中扩散g17907g5242很慢，g3252此，渗g8706所需时间很g19283，渗g8706g4630也较g15192。例如
38CrMoAl 钢制造的轴类零件，要获g54830.4mmg7940.6mm的渗g8706g4630g9157g5242，渗g8706保g9213时间需50h
以上。渗g8706g9213g5242低g1000渗g8706g2530不再进行g9921g3800g10714，所以工件变形小。鉴于此，g16780多精密零件g19762
g5132适宜进行渗g8706g3800g10714。g1038g1114g6564高钢件心部的强韧性，需要在渗g8706g2081对工件进行g16855g17148g3800g10714。
渗g8706主要g13582g9869是工艺时间太g19283，例如g5483到0.3mmg7940.5mm的渗g8706g4630，一g14336g103820hg79450h，
而g5483到相同g2414g5242的渗g11911g4630g2494需要3h左g2503。渗g8706g6116本高，渗g8706g4630g15192(0.3mmg7940.6mm)而脆。
一g14336零件g8706g2282工艺g17347g13459如下g726
锻造 g279 退火g279 g12907g2164工g279 g16855g17148g279 精g2164工g279 g19512应力g279 g12907磨g279g8706g2282g279 精磨或g11752磨。
6.3.3 碳氮共渗(稀土催渗)
g11911g8706g1861渗是同时向钢件表面渗g1849g11911和g8706原g4388的g2282学g9921g3800g10714工艺，也俗称g1038氰g2282。g11911g8706
g1861渗零件的性能介于渗g11911与渗g8706零件之间。g11458g2081中g9213(780℃g794880℃)g8680体g11911g8706g1861渗和低g9213
(500℃g794600℃)g8680体g8706g11911g1861渗(g2375g8680体软g8706g2282)的应用较g1038广泛。g2081者主要以渗g11911g1038主，用于
g6564高结g7512件(如齿轮、蜗轮、轴类件)的硬g5242、耐磨性和g11142g2183性g727而g2530者以渗g8706g1038主，主要用于g6564高工模具的表面硬g5242、耐磨性和g6251咬g2524性。
g11911g8706g1861渗件g5132选用低g11911或中g11911钢g2462中g11911g2524g18341钢，g1861渗g2530可直g6521淬火和低g9213g3250火，其渗
g4630组织g1038g726细片(针)g3250火g20544g8675体g2164g4581量g12902状g11911g8706g2282g2524g10301和残g1325g3897g8675体，硬g5242g1038 58HRCg794
63HRCg727心部组织和硬g5242g2474决于钢的g6116g2010和淬透性。
催渗g6228g7427作g1038一种能缩g11713g2282学g9921g3800g10714的工艺g17819g12255g2620期和g6564高渗g4630g17148量的方法，能显著地g6564高生产效g10587，g1427020世纪80年代，我国学者首先g2469现稀土催渗现象g2530，催渗g11752究g4613在我国蓬勃g2469展g17227来。g11013于g17227步早，参与面广，我国催渗g6228g7427的g11752究g8712g5191g11458g2081g3800于国际领先
g8712g5191。我国是稀土资源大国，大力g2469展稀土在g2282学g9921g3800g10714领域的应用，可充g2010g2469挥资源g1260
势以获g5483g7380佳的g6228g7427、g13475济效果。
在g11911g8706g1861渗g17819g12255中g2164g1849稀土，不g1177可以g8975g2282渗g1849介g17148，缩g11713g2282学g9921g3800g10714的工艺g17819g12255g2620
期，还能g1363渗g4630组织结g7512g2469生新的变g2282，g6925g2904g1861渗g4630组织，g17227到微g2524g18341g2282作用，g1363钢g1861渗
g4630性能g5483到g6564高。
g8680相用稀土g11911g8706g1861渗剂的配制原则，是在g11911g8706g1861渗剂的基础上g2164g1849g2559稀土的有机g9354剂，
g9163g9354g2530的g1861渗剂g6365一定要求滴g1849g7234通滴注式g8680体渗g11911(g8706)炉，g2375可实现稀土g11911g8706g1861渗，也可以g4570g11911g8706g1861渗剂和g2559稀土的有机g9354剂g2010别滴g1849炉内来实现稀土g11911g8706g1861渗。
6.4 钢的热处理新技术
g19555着科学g6228g7427的g17817猛g2469展，g9921g3800g10714生产g6228g7427也g2469生着g9157刻的变g2282。先进g9921g3800g10714g6228g7427正走向定量g2282、智能g2282和精确g6523制的新g8712g5191，各种工g12255和功能新g7460g7021、新工艺，g1038g9921g3800g10714g6228
g7427g6564供g1114更g2164广阔的应用领域和g2469展g2081景。g17829代g9921g3800g10714g6228g7427的主要g2469展方向可以概括g1038八第6章 钢的热处理工艺
·125·
·125·
个方面，g2375g4581无(Less or Non)污染、g4581无畸变、g4581无g17148量g2010散、g4581无能源g9022g17165、g4581无g8699g2282、
g4581无g14085g11911、g4581无g5235g2709、g4581无人工。
6.4.1 可控气氛热处理
在炉g8680g6116g2010可g6523的g9921g3800g10714炉内进行的g9921g3800g10714称g1038可g6523g8680g8687g9921g3800g10714。
在g9921g3800g10714时实现无g8699g2282g2164g9921是g1955g4581g18341g4658g8699g2282g6451g13803，保证制件表面g17148量的g5529g3803条件。而可g6523g8680g8687则是实现无g8699g2282g2164g9921的g7380主要g6526g7057。正确g6523制g9921g3800g10714炉内的炉g8680g6116g2010，可g1038g7588种
g9921g3800g10714g17819g12255g6564供g1815g13044的来源，g18341g4658零件和炉g8680通g17819g11040面g2465应，其表面可以获g5483或g3845去g7588种
g1815g13044。也可以对g2164g9921g17819g12255的工件g6564供保g6264。如可g1363零件不被g8699g2282，不g14085g11911或不g3698g11911，保证零件表面耐磨性和g6251g11142g2183性。从而也可以g1955g4581零件g9921g3800g10714g2530的机g2164工g1325量g2462表面的g9177g10714工作。缩g11713生产g2620期，g14422能、g11477时，g6564高g13475济效g11422。可g6523g8680g8687g9921g3800g10714g5062g6116g1038g7380g6116g10099的，在大
g6221量生产条件下应用g7380g7234g17953的g9921g3800g10714g6228g7427之一。
1,吸热式气氛
g256吸g9921式g8680g8687g257，是g8680体g2465应中需要吸收外g9921源的能量，g6177能g1363g2465应向正方向g2469生的
g9921g3800g10714g8680g8687。g3252此，g256吸g9921式g257g8680g8687的制g3803，均要g18331用有g16314g4198剂(催g2282剂)的高g9213g2465应炉产生g2282学g2465应。
吸g9921式g8680g8687可用天然g8680、g9094g2282g11719油g8680(主要g6116g2010是丙烷)、g3490g5078g10040g8680、g11014醇或其g1194g9094体
g11911氢g2282g2524g10301作原g7021，g6365一定g8616例与g12366g8680g9163g2524g2530，通g1849g2469生g3132进行g2164g9921，在g16314g4198剂的作用下，
g13475吸g9921而制g6116。吸g9921式g8680g8687主要用作渗g11911g8680g8687和高g11911钢的保g6264g8680g8687。
2,放热式气氛
g256放g9921式g8680g8687g257可用天然g8680、g1069烷、丙烷等作原g7021，g6365一定g8616例与g12366g8680g9163g2524g2530，g1393g19764
g14270g17535的g10135g9915放g9921g2465应而制g6116的g8680体。g11013于g2465应时放出大量g9921量，g6937称g1038放g9921式g8680g8687。如用天然g8680g1038原g7021制g3803g2465应g8680g726
4 22 22 2
CH 2O 7.42N CO 2H O 7.42N++?→+ +
放g9921式g8680g8687是所有制g3803g8680g8687中g7380g1427宜的，主要用于g19462g8502g9921g3800g10714g2164g9921时工件的g8699g2282，在低g11911钢的g1821g1154退火，中g11911钢的g1821g1154淬火等g9921g3800g10714g17819g12255中g7234g17953g18331用。
3,滴注式气氛
用g9094体有机g2282g2524g10301(如g11014醇、g1069醇、丙酮、g11014g18244g14030、三g1069醇g14030等)g9163g2524滴g1849或与g12366g8680g9163
g2524g2530g2955g1849高g9213g9921g3800g10714炉内所g5483到的g8680g8687称g1038g256滴注式g8680g8687g257。它主要用于渗g11911、g11911g8706g1861渗、
软g8706g2282、保g6264g8680g8687淬火和退火等。
6.4.2 真空热处理
g11507g12366g9921g3800g10714是在0.0133Pag7941.33Pag11507g12366g5242的g11507g12366介g17148中对工件进行g9921g3800g10714的工艺。
g11507g12366g9921g3800g10714具有无g8699g2282、无g14085g11911、无g1815g13044g17151g2282的特g9869，可以实现g1821g1154g9921g3800g10714，可以g1363
零件g14085g14038、g14085g8680，g18003g1825表面污染和氢脆g727同时可以实现g6523制g2164g9921和g1931g2376，g1955g4581g9921g3800g10714变形。
g6564高g7460g7021性能g727还具有g1427于g14270动g2282、g7592性g2282和g9177g8917g9921g3800g10714等g1260g9869。g17829年g5062被广泛g18331用，g5194
获g5483g17817g17907g2469展。
金属学与热处理
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1,真空热处理的优越性
g11507g12366g9921g3800g10714是和可g6523g8680g8687g5194g20562g21796g20549的应用面很广的无g8699g2282g9921g3800g10714g6228g7427，也是当g2081g9921g3800
g10714生产g6228g7427先进g12255g5242的主要g7643g5547之一。g11507g12366g9921g3800g10714不g1177可实现钢件的无g8699g2282、无g14085g11911，而
g1000还可以实现生产的无污染和工件的g4581畸变。据国内外g13475g20576，工件g11507g12366g9921g3800g10714的畸变量g1177
g1038g11428g9032g2164g9921淬火的三g2010之一，g3252而它还g4658于g9177g8917和精密生产g6228g7427范g11080。
g11507g12366g9921g3800g10714具有下g2027g1260g9869g726
g311 可以g1955g4581工件变形。工件在g11507g12366中g2164g9921时，g2331g9213g17907g5242缓慢，g3252而工件内外g9213g5242均匀，所以g3800g10714时变形较小。
g312 可以g1955g4581和g19462g8502工件g8699g2282。g11507g12366中g8699的g2010压很低，g18341g4658在g2164g9921时的g8699g2282g17819g12255g2475到有效g6245制，可以实现无g8699g2282g2164g9921，g1955g4581工件在g9921g3800g10714g2164g9921g17819g12255中的g8699g2282、g14085g11911现象。
g313 可以g1940g2282工件表面。在g11507g12366中g2164g9921时，工件表面的g8699g2282g10301、油污g2469生g2010g16311g5194被g11507g12366
g8905g6502出，g3252而可g5483到表面g1821g1154的工件。g8917g1940g1821g1154的工件表面不g1177g13666g16278，而g1000还g1262g6564高工件耐磨性、g11142g2183强g5242。
g314 g14085g8680作用。工件在g11507g12366中g19283时间g2164g9921时，g9354g16311在g18341g4658中的g8680体，g1262不g7041g17932出g5194g11013g11507
g12366g8905g6502出。g11507g12366g9921g3800g10714的g14085g8680作用，有g2045于g6925g2904钢的韧性，g6564高工件的g1363用g4563g2641。
g19512g1114上述g1260g9869以外，g11507g12366g9921g3800g10714还可以g1955g4581或g11477去g9921g3800g10714g2530g9177g8939和磨g2078g2164工工序，g6925
g2904g2183动条件，实现g14270动g6523制。
2,真空热处理应用
g11013于g11507g12366g9921g3800g10714本g17535所具g3803的一系g2027特g9869，g3252此这g20045新的工艺g6228g7427g5483到g1114g12373g20146猛进的
g2469展。现在几g1058全部g9921g3800g10714工艺均可以进行g11507g12366g9921g3800g10714，如退火、淬火、g3250火、渗g11911、g8706
g2282、渗g18341g4658等。而g1000淬火介g17148也g11013g7380g2033g1177能g8680淬，g2469展到现在的油淬、g8712淬、g11825g11428淬火等。
6.4.3 离子渗扩热处理
离g4388渗扩g9921g3800g10714是g2045用g19464极(工件)和g19463极间的g17757g1821放g11017产生的等离g4388体g17732击工件，g1363
工件表g4630的g6116g2010、组织g2462性能g2469生变g2282的g9921g3800g10714工艺。
1,离子渗氮
离g4388渗g8706是在g11507g12366室内进行的(见图 6.16)，工件g6521高压直g8981g11017源的g17139极，g11507g12366g19059g13629g6521
正极。g4570g11507g12366室的g11507g12366g5242g6289到一定g1552g2530，充g1849g4581量氨g8680或氢g8680、g8706g8680的g9163g2524g8680体。当g11017压
g16855整到 400Vg794800V 时，氨g2375g11017离g2010g16311g6116g8706离g4388、氢离g4388和g11017g4388，g5194在工件表面产生g17757g1821
放g11017现象。正离g4388g2475g11017g3342作用g2164g17907g17732击工件表面，g1363工件g2331g9213到渗g8706g9213g5242，g8706离g4388在钢件表面获g5483g11017g4388，还原g6116g8706原g4388而渗g1849钢件表面g5194向内部扩散，形g6116渗g8706g4630。
离g4388渗g8706表面形g6116的g8706g2282g4630具有g1260g5334的力学性能，如高硬g5242，高耐磨性，良g3921的韧性和g11142g2183强g5242等，g1363g5483离g4388渗g8706零件的g1363用g4563g2641g6116g1505g6564高。例如，W18Cr4Vg2004具在淬火g3250火
g2530再g13475500℃g794520℃离g4388g8706g228230ming79460min，g1363用g4563g2641g6564高2g1505g7945g1505。此外，离g4388渗g8706
g14422约能源，渗g8706g8680体消g13803g4581，g6817作g10627g3671无污染g727渗g8706g17907g5242g5567，是g7234通g8680体g8706g2282的3g7944g1505。
其g13582g9869是g16786g3803g7126g17161，工艺g6116本高，不宜于大g6221量生产。
第6章 钢的热处理工艺
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图6.16 离子渗氮示意图
1—真空容器 2—直流电源 3—测温装置系统
4—真空泵 5—渗剂气体调节装置 6—待处理工件
2,离子渗碳
离g4388渗g11911是g4570工件装g1849g9213g5242在900℃以上的g11507g12366炉内，在通g1849g11911氢g2282g2524g10301(CH
4
或C
3
H
8
)
的g8680g8687中g2164g9921，同时在工件(g19464极)和g19463极之间g7057g2164高压直g8981g11017，产生g17757g1821放g11017g1363g8975g2282的g11911
被离g4388g2282，在工件附g17829g2164g17907从而g17732击工件表面进行渗g11911。
离g4388渗g11911从g2164g9921、渗g11911到淬火g3800g10714，都在同一装g13634内进行，这种g11507g12366g9921g3800g10714炉是具有
g17757g1821放g11017机g7512的g2164g9921渗g11911室和油淬火室的g2464室型g9921g3800g10714炉。
离g4388渗g11911的硬g5242、g11142g2183强g5242、耐磨性等力学性能g8616传g13491渗g11911方法都高，而g1000渗g11911g17907g5242
g5567，特别是对g10433小g13553g19565和小孔能进行均匀的渗g11911，渗g11911g4630表面g11911g8999g5242和渗g4630g9157g5242容g7143g6523制，
工件不g7143产生g8699g2282g727表面g8917g1940，g13803g11017g11477和无污染。
根据同样的原g10714，离g4388g17732击g9921g3800g10714还可以进行离g4388g11911g8706g1861渗、离g4388g11839g8706g1861渗、离g4388渗
g18341g4658等，所以在国内外具有很大的g2469展g2081g17896。
6.4.4 形变热处理
所g16871形变g9921g3800g10714，g4613是g4570形变强g2282与相变强g2282综g2524g17227来的一种复g2524强韧g2282g3800g10714方法。
从广义上来g16840，g1973是g4570零件的g6116形工序与组织g6925g2904有效结g2524g17227来的工艺都g2495形变g9921g3800g10714。
形变g9921g3800g10714的强g2282机g10714是g726g3897g8675体形变g1363g1313g19181密g5242g2331高，g11013于动态g3250复形g6116稳定的g1134
结g7512，淬火g2530获g5483细小的g20544g8675体，g7507条g20544g8675体数量g3698g2164，g7507条内g1313g19181密g5242g2331高，g1363g20544g8675体强g2282。此外，g3897g8675体形变g2530g1313g19181密g5242g3698g2164，g1038g11911g8706g2282g10301弥散g7524出g6564供g1114条件，获g5483弥散强
g2282效果。弥散g7524出的g11911g8706g2282g10301g19471g8502g3897g8675体g19283大，g17728变g2530的g20544g8675体g7507条更g2164细g2282，产生细g7242
强g2282。g20544g8675体g7507条的细g2282g2462其数量的g3698g2164，g11911g8706g2282g10301的弥散g7524出，都能g1363钢在强g2282的同时
g5483到韧g2282。
根据形变与相变的关系，形变g9921g3800g10714可g2010g1038三种基本类型g726在相变g2081进行形变g727在相金属学与热处理
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变中进行形变g727在相变g2530进行形变。这三种类型的形变g9921g3800g10714，都能获g5483形变强g2282与相变强g2282的综g2524效果。现g1177介g13473相变g2081形变的高g9213形变g9921g3800g10714和中g9213形变g9921g3800g10714。
1,高温形变热处理
高g9213形变g9921g3800g10714是g4570钢g7460g2164g9921到g3897g8675体g2318域g2530进行塑性变形，然g2530g12447g2375进行淬火和g3250
火，例如锻g9921淬火和g17723g9921淬火。此工艺能获g5483较明显的强韧g2282效果，与g7234通淬火相g8616，强
g5242可g6564高10%g79430%，塑性可g6564高40%g79450%，韧性g6116g1505g6564高，见表6g164。而g1000g17148量稳定，
工艺g12628g2345，还可g1955g4581工件的g8699g2282、g14085g11911和变形，适用于形状g12628g2345的零件或工具的g9921g3800g10714，
如连杆、曲轴、g2004具和模具等。图6.17g1038高g9213形变g9921g3800g10714示意图。
表6-4 高温变形淬火对钢性能的影响
高温形变热处理条件 σ
b
／MPa σ
s
/MPa δ/(%)
材料
种类
形变量
/(%)
形变温
度／℃
回火温
度／℃
形变
淬火
一般淬火 形变
淬火
一般
淬火
形变
淬火
一般
淬火
20
20Cr
40Cr
60Si2
18CrNiW
20
40
40
50
60
950
950
900
950
900
200
200
200
200
100
1400
1350
2280
2800
1450
1000
1100
1970
2250
1150
1150
1000
1750
2230
850
800
1400
1930
6
11
8
7
4.5
5
3
5
2,中温形变热处理
中g9213形变g9921g3800g10714是g4570工件g2164g9921到g3897g8675体g2318域g2530g5625g1931至g17819g1931g3897g8675体的g1134稳定g2318，g12447g2375对
g17819g1931g3897g8675体进行塑性变形(变形量g1038 70%g79480%)，然g2530再进行淬火和g3250火。图 6.18 g1038中g9213
形变g9921g3800g10714示意图。此工艺与g7234通淬火g8616较，在保持塑性、韧性不g19489低的g5785g1929下，大g5145g5242
地g6564高钢的强g5242、g11142g2183强g5242和耐磨性，特别是强g5242可g6564高300MPag7941000MPa。g3252此它主要用于要求高强g5242和高耐磨性的零件和工具，如g20146机g17227落g7562、g2007具、模具和重要的弹簧等。
图6.17 高温形变热处理示意图 图6.18 中温形变热处理示意图
第6章 钢的热处理工艺
·129·
·129·
此外，这种方法要求钢g7460具有较高的淬透性和较g19283的g4393g13958期，g5194g1000g11013于变形g9213g5242较低，
要求变形g17907g5242g5567，g6937需用功g10587大的g16786g3803进行塑性变形。
形变g9921g3800g10714在机械工g1006中的应用和g2469展g17907g5242很g5567，零件的类型和g7460g7021的g2709种不g7041扩大。
对弹簧类零件g18331用高g9213形变淬火是强g2282弹簧的有效方法。可同时g6564高强g5242、塑性、冲击韧性g2462g11142g2183强g5242。特别是对汽车g7507簧进行形变g9921g3800g10714，能g3827g1955g4581g7507簧片数、g14422约钢g7460、g1955g17743
g17148量、缩小尺寸、g6564高g7507簧g1363用可g19764性。高g9213变形淬火对钢性能的影响见表6g164。
锻g9921淬火对连杆进行g9921g3800g10714，效果良g3921。g7588g2390对柴油机40Cr钢连杆g18331用锻g9921淬火新工艺，可g1363g9921g3800g10714工效g6564高 3 g1505，g17148量稳定，综g2524力学性能良g3921。实g20576g11752究表明，对传动零件齿轮g2462g19154轮进行高g9213形变淬火，轮齿强g5242、耐磨性、弯曲强g5242g8616g7234通g9921g3800g10714高30%左g2503。
另外，对其g1194的零件，如轴g6227、汽轮机的g9077轮g11436以g2462g7588g1135结g7512零件，如g8975g3634g19156，g6209力杆、螺g19037等等，g18331用不同形式的形变g9921g3800g10714对于g6925g2904其g17148量，g6564高工作的可g19764性，g5322g19283g1363
用g4563g2641，均具有广阔的g2081景。
6.4.5 表面技术
表面g6228g7427是指g6925变零件的表面g17148量或表面状态，g1363其达到耐磨、耐蚀、g13666g16278g2462精g5242要求的工艺，g2265括g11017镀、g2955涂、涂装、g8699g2282等。它g15441然是主要针对磨g6451和腐蚀，g1306g19555着g12050g1262
g2469展和人类生g8975需求的g6564高，产g2709的外g16278装g20292显g5483g17246来g17246重要，所以表面g3800g10714工艺也g5483到
g17817g17907的g2469展。
1,化学气相沉积法
g2282学g8680相g8797g12227是在高g9213下g4570炉内g6289g6116g11507g12366或通g1849氢g8680，然g2530通g1849g2465应g8680体g5194在炉内产生g2282学g2465应，g1363工件表面形g6116g16218g4630的方法，g12628称CVD法。
例如，g1038g1114g6564高零件、g2004具、工具和模具的耐磨性和g1363用g4563g2641，可以g2045用CVD法在其表面g8797g12227一g4630g11911g2282g19055g16218g4630。g3800g10714工艺的基本g17819g12255是g726g4570工件g13634于氢g8680保g6264g8680g8687中g2164g9921到
1000℃左g2503，然g2530g4570四g8707g2282g19055和g11911氢g2282g2524g10301g19555氢g8680通g1849g2465应室内，在工件表面产生g19055和g11911
的g8680相g2282学g2465应，而生g6116g11911g2282g19055的g16218g11434g4630。其g2465应原g10714是四g8707g2282g19055g2164g9921变g6116g14988g8680，通g1849g2465
应室g2530g11013氢g8680g4570g18341g4658g1815g13044还原，这时g11013g16786g3803中直g8981高压的g19463极和g19464极之间的g17757g1821放g11017产生的g5114g11017g12902g4388g4570g19055g14988g8680和g11911氢g2282g2524g10301(g11014烷、g11014苯)离g4388g2282g5194产生g2282学g2465应g726
4 42 2
TiCl CH H TiC 4HCl H++?→+ +
其中产生的HCl被g6289出g2465应室。
这种g2282学g8680相g8797g12227方法可进行g19055、g19089、g19162、g19104等g11911g2282g10301和g8706g2282g10301的g8797g12227。
g11013于g2282学g8680相g8797g12227g2465应g9213g5242高，g5194需要通g1849大量氢g8680，g6817作不当g7143产生g10202g9868，而g1000工件g7143产生氢脆，g6502出的g5235g8680g2559有HClg2373g4487g8680体等g13582g9869，g17829年来g2469展g1114g10301g10714g8680相g8797g12227方法。
2,物理气相沉积法
g10301g10714g8680相g8797g12227是g6238g18341g4658g14988g8680离g4388g2282g2530在高压g19757g11017g3342中g1363离g4388g2164g17907g5194直g6521g8797g12227于g18341g4658表面形g6116g16218g4630的方法，g12628称PVD法。它具有g8797g12227g9213g5242低、g8797g12227g17907g5242g5567、渗g4630g6116g2010和结g7512可g6523
制、无g1856g4487等特g9869。g10301g10714g8680相g8797g12227方法较多，g8616较g5132用的g1038g11507g12366g9305g4568、g11507g12366g14988g2469、离g4388镀。
金属学与热处理
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小 结
钢的g9921g3800g10714是g6564高机械产g2709g17148量，充g2010g2469挥现有g7460g7021的g9520力的重要工艺方法，是钢的g9921g3800g10714g10714g16782在生产实g17353中的具体应用。机械零件在正确选g7460和g2164工的g2081g6564下，通
g17819g7234通g9921g3800g10714(退火、正火、淬火和g3250火)、表面g9921g3800g10714(表面淬火和g2282学g9921g3800g10714等)g2462特
g8542g9921g3800g10714(形变g9921g3800g10714、g11925g3342g9921g3800g10714等)，可满足不同零件的g1363用要求，g2469挥g7460g7021的g9520力，
g6564高零件的g1363用g4563g2641。g9921g3800g10714是g18341g4658g7460g7021g7380g13475济、有效的强g2282g6175段。g7234通g9921g3800g10714(退火、
正火、淬火和g3250火)通g5132用来g6925变零件整体的组织和性能g727表面g9921g3800g10714(表面淬火和g2282学
g9921g3800g10714等)通g5132用来g6925变零件表面的g6116g2010、组织和性能。
本 章 习 题
1,g1321g16871钢的退火？退火种类g2462用g17896如g1321？
2,g1321g16871钢的正火？g11458的如g1321？有g1321应用？
3,在生产中g1038g1114g6564高g1134g1861g7524钢的强g5242，g5132用的方法是g6564高g1134g1861g7524钢中g10676g1821体的g2559量，
问应该g18331用什g9921g3800g10714工艺？
4,淬火的g11458的是什么？淬火方法有几种？g8616较几种淬火方法的g1260g13582g9869？
5,试述g1134g1861g7524钢和g17819g1861g7524钢淬火g2164g9921g9213g5242的选择原则。g1038什么g17819g1861g7524钢淬火g2164g9921g9213g5242
不能超g17819
cmc
A g13459？
6,g1321g16871钢的淬透性、淬硬性？影响钢的淬透性、淬硬性g2462淬硬g4630g9157g5242的g3252g13044是什么？
7,如g1321根据钢g7460淬透性g1038机械零件g2524g10714选g7460？
8,g3250火的g11458的是什么？淬火g2530g13475不同g9213g5242g3250火g2530工件的性能特g9869、g5483到的组织是什么？
9,有一g6221 45 钢g7234通车床传动齿轮，其工艺g17347g13459g1038锻造g279g9921g3800g10714g279机械g2164工g279高g20069淬火g279g3250火。试问锻g2530应进行g1321种g9921g3800g10714？g1038什么？
10,现有一g622145钢g7234通车床传动齿轮，其工艺g17347g13459g1038锻造g279g9921g3800g10714g311g279机械g2164工g279g9921
g3800g10714g312g279高g20069淬火g279g3250火。试问g9921g3800g10714g311和g9921g3800g10714g312应进行g1321种g9921g3800g10714？g1038什么？
11,确定下g2027钢件的退火方法，g5194指出退火的g11458的g2462退火g2530的组织g726
(1) g13475g1931g17723g2530的20钢g7507，要求g19489低硬g5242g727
(2) ZG35的铸造齿轮g727
(3) 锻造g17819g9921的60钢锻g3395g727
(4) g6925g2904T12钢的切g2078g2164工性能。
12,两个g2559g11911量g10381.2%的g11911钢g15192试样，g2010别g2164g9921到780℃和900℃g5194保g9213相同的时间，
g3897g8675体g2282g2530，以大于g1032g11040g1931g2376g17907g5242的g1931g17907g1931至室g9213。试g2010g7524g726
(1) 哪个g9213g5242g2164g9921淬火g2530g20544g8675体g7242g12902较g12907大？
(2) 哪个g9213g5242g2164g9921淬火g2530g20544g8675体g2559g11911量较多？
(3) 哪个g9213g5242g2164g9921淬火g2530残g1325g3897g8675体较g4581？
第6章 钢的热处理工艺
·131·
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(4) 哪个g9213g5242g2164g9921淬火g2530g7422g9354g11911g2282g10301较g4581？
(5) 哪个g9213g5242淬火g2524适？g1038什么？
13,g5062知g7588机床的主轴的g7460g7021g103840Cr钢，其生产工艺g17347g13459g1038g726下g7021g279锻造g279正火g279g12907
车g279g16855g17148g279精车g279锥部整体淬火g279g3250火(43HRC)g279g12907磨g279人工时效g279精磨。
要求g726g311g16840明每道g9921g3800g10714工序的作用g727g312g2010g7524组织变g2282的全g17819g12255。
14,有两种高强螺栓，一种直g5464g103810mm，另一种直g5464g103830mm，都要求有较高的综g2524
机械性能g726σ
b
≥ 800MPa，a
k
≥ 600kJ/m
2
。试问应选择什么g7460g7021g2462g9921g3800g10714工艺？
15,用 T10 钢制造形状g12628g2345的车g2004，其工艺g17347g13459g1038锻造g279g9921g3800g10714g279机g2164工g279g9921g3800g10714g279
磨g2164工。
(1) 写出其中g9921g3800g10714工序的名称g2462作用。
(2) 指出车g2004在g1363用状态下的显微组织和大致硬g5242。
16,什么是形变g9921g3800g10714？形变g9921g3800g10714强g2282机g10714是什么？
17,渗g11911和g8706g2282各应用于什么g3342g2524？工件g13475渗g11911和g8706g2282g2282学g9921g3800g10714g2530，工件的性能有
g1321特g9869？
18,从g7460g7021、表面g4630组织、性能特g9869、应用范围等方面g8616较各种表面g9921g3800g10714、g2282学g9921
g3800g10714方法的g5334同？
19,g2010级淬火与等g9213淬火的主要g2318别是什么？举例g16840明它们的应用。
20,在C曲g13459中g2010别画出获g5483g10676g1821体、g10676g1821体+g20544g8675体、贝g8675体、g20544g8675体+贝g8675体等组织的g1931g2376工艺曲g13459。
